Почему в мире нет пунктов глубинного захоронения высокоактивных отходов

«Мы склонны верить только тому, что можем увидеть и потрогать, да и то не всегда», — ​замечает заведующий отделением Института проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Сергей Уткин. Так начинается наш разговор об особенностях проекта пункта финальной изоляции радиоактивных отходов (РАО) и подземной исследовательской лаборатории в Нижнеканском массиве под Железногорском. Как гарантировать безопасность на тысячелетия, когда и завтрашний день непредсказуем? Задействованные в проекте ученые ищут ответ и на этот вопрос.

Надежно спрятать опасное

— Как возникла идея изолировать высокоактивные отходы в геологических толщах?

— Начну с того, что высокоактивные долгоживущие отходы — ​это вещества, потенциальная опасность которых сохраняется сотни тысяч и миллионы лет. Слово «потенциальная» здесь не лишнее, поскольку должное обращение, направленное на устранение воздействия на человека и окружающую среду, призвано свести опасность до приемлемого уровня.

Международное экспертное сообщество на протяжении как минимум двух человеческих поколений ищет консенсус по вопросу финальной изоляции РАО. Высказывались и серьезно обсуждались самые разные идеи, некоторые и сегодня выглядят экзотикой. Например, отправка в космос, захоронение в ледниковом щите и проч.

В настоящее время пришли к мнению, что самый безопасный способ с более-менее предсказуемыми последствиями — ​размещение РАО в геологических формациях на глубине несколько сотен метров и более. Впервые эту идею опубликовали в конце 1950‑х годов. Кстати, тогда считалось, что организовать геологическое захоронение под силу небольшой команде из нескольких инженеров с парой хорошо подготовленных геологов. На практике все оказалось намного сложнее.

— В чем принципиальные затруднения?

— Приведу простой пример. Сооружение АЭС — ​сложнейшая научно-техническая задача, но в мире есть несколько сотен энергоблоков и нет ни одного пункта глубинного захоронения радиоактивных отходов — ​ПГЗРО. Подземные объекты строились тысячами, но ПГЗРО так и нет. В чем причина? Ответ, как ни странно, заключается в слове «доверие». За все время существования горного дела люди стремились извлечь из недр нечто полезное, немного за собой прибирая, но в целом не сильно задумываясь, что будет с выработками дальше. Нам же нужно спрятать опасное — ​причем так, чтобы подземный объект максимально долго удерживал радиоактивность, чтобы не поставить под угрозу безопасность и благополучие потомков. Это вопрос о гарантиях на тысячелетия.

Одну только методологию анализа безопасности международное сообщество разрабатывало несколько десятилетий. Были определены все требующие рассмотрения события, явления и процессы, ни одна комбинация которых не должна привести к неприемлемому развитию ситуации. В принципе, это аналог проектных аварий для АЭС.

Вернемся к доверию. Мы говорим о результатах, большую часть которых никогда не проверим в визуально-осязательном формате просто в связи с длительностью процессов. Когда занимаешься вещами, в описании или постановочной части которых сквозит вечность, для достижения успеха недостаточно быть просто ученым-технократом. На мозговых штурмах в Международном агентстве по атомной энергии рабочие группы, задействованные в подготовке рекомендаций, которые потом становятся настольными книгами специалистов, всерьез рассматривают сценарии вторжения на Землю инопланетной расы — ​просто как одну из возможностей инициирования выхода радиоактивности из ПГЗРО в рамках маловероятного «аварийного» сценария.

Мы имеем дело с большим числом неопределенностей, часть которых можно снять только в условиях, максимально приближенных к будущему захоронению. Это если говорить о свойствах массива горных пород и о том, как будут взаимодействовать с ними инженерные барьеры безопасности.

Когнитивная фишка проекта

— Для этого и нужна подземная исследовательская лаборатория — ​ПИЛ?

— В том числе. Обратите внимание: для пунктов приповерхностного захоронения нет нужды в прокси-объектах. Все и так более-менее можно увидеть и пощупать. Но есть еще сугубо технологические вопросы. Захоронение в подгорной части будет проводиться дистанционно, в связи с чем нужно отработать все транспортно-технологические решения.

Вообще, мы стараемся максимально снизить, если так можно выразиться, нагрузку на ПИЛ. Проводя там эксперименты, не ожидаем чего‑то радикально отличающегося от наших прогнозов в лабораторных условиях. Отсюда повышенные требования к исследованиям на поверхности: реалистичность всех материалов и конфигураций, подбор оборудования и компонентов исследовательских стендов. Для ответа на вопрос, в каком контейнере наиболее эффективно захоронение, сейчас разрабатываются два крупных стенда: механический и коррозионный.

— Уже понятно, какие РАО будут в первую очередь изолировать под Железногорском?

— Это алюмофосфатный компаунд, первые партии которого были изготовлены в 1987 году. Тогда, конечно, ни о каком захоронении речи не шло, поэтому фиксировались далеко не все важные для анализа безопасности характеристики. Водораздел между эксплуатационной и долговременной безопасностью — ​это как раз одна из важных когнитивных фишек проекта, которые делают его непривычным. В прошлом году в горячих камерах удалось начать изучение реальных образцов стекол и аттестовать 10 новых методик оценки содержания трудно детектируемых слабо сорбируемых долгоживущих радионуклидов. Раньше этих методик не было просто за ненадобностью. И это только подготовительный этап.

Из того, что еще непривычно. Хочу обратить внимание, что обоснование долговременной безопасности — ​вызов не только для эксплуатирующей организации, но и для органов регулирования, в частности Ростехнадзора, Роснедр. Для них это все тоже впервые. Что бы вы сделали на месте регулятора, если бы в чем‑то сомневались? Правильно, тормозили бы процесс. И это очередная проблема.

Диалог с Китаем

— И что делать при обилии неопределенностей?

— Нужен выверенный баланс постоянного развития технологий безопасности и их использования. Иногда под лозунгом «лучшего будущего», в котором изобретут новые технологии, реализуются совершенно гротескные комбинации типа обратимого захоронения. Тараном стала некогда очень прагматичная Франция. Там были вынуждены переделать проект, с тем чтобы через 100 лет — ​примерно за столько заполнится ПГЗРО — ​иметь возможность вытащить оттуда РАО и оценить их состояние. Я общался с разработчиками, они сами недоумевают: «Как можно что‑то финально изолировать, оставив лазейку для извлечения? Очевидно же, что новый проект будет заведомо хуже».

— Но подземные пункты захоронения далеко не новация? В прессе мелькают данные о десятках подобных объектов в мире.

— Да, есть десятки — ​только это пункты не глубинного, а приповерхностного захоронения. В геологических структурах РАО размещены в пяти местах: по одному объекту в США, Венгрии, Южной Корее и два — ​в Финляндии. Правда, ни в одном нет высокоактивных отходов, но по короткоживущим среднеактивным и долгоживущим низкоактивным отходам наработаны существенные компетенции.

За все время изучения проблемы геологического захоронения создано более 30 ПИЛ. Сейчас эксплуатируется чуть менее половины. Строительство идет в трех странах: у нас, в Чехии и Китае — ​все в скальных породах. С Чехией контакты временно прервались, а с Китаем, наоборот, вышли на новый уровень и активно развиваются. В сентябре прошлого года наши специалисты побывали в Бэйшане, на площадке будущего захоронения. Диалог получился весьма предметный, поскольку у каждой стороны есть что предложить в плане обмена опытом. У нас главным образом расчетные средства, коды для обоснования безопасности — ​в этом направлении Россия на лидирующих позициях в мире. Китайские коллеги имеют обширный опыт гидрогеологических исследований и использования нестандартного оборудования.

Работы по принципу положительной обратной связи

— Какой будет наша лаборатория? Проект уже готов?

— Да. В части безопасности и параметров глубокоэшелонированной защиты он регулярно оптимизируется. Мы работаем по принципу положительной обратной связи. Наши результаты корректируют решения по робастности (устойчивости к помехам) системы захоронения, и мы вновь их анализируем.

С поверхности земли на примерно 500‑метровую глубину будут уходить два ствола диаметром 6 м: вентиляционный и вспомогательный. Внизу их соединит транспортно-горнопроходческая выработка — ​горизонтальный тоннель протяженностью с учетом околоствольных дворов порядка 1,5 км. В боковых ответвлениях тоннеля и разместятся исследовательские камеры. Если результаты исследований будут позитивными, объект продолжит развиваться. В частности, появится третий ствол, технологический, тоннель станет кольцом, потом появится еще одно.

Эталонная для многих шведская ПИЛ развивалась подобным образом 19 лет. Исследования не будут прекращаться даже в период загрузки РАО. Главным образом будут отрабатываться технологии закрытия: обратная засыпка, установка заглушек и т. д.

— В декабре прошлого года материалы обоснования лицензии на сооружение ПИЛ получили положительное заключение Государственной экологической экспертизы.

— Новость, безусловно, позитивная, но ее значимость не следует переоценивать. Процедура рутинная, она проходила и будет проходить еще не раз. Это стадия, декларирующая, что все идет по плану и соответствует законодательству, в данном случае — ​природоохранному. Если совсем кратко, эксперты одной из нескольких отсекающих инстанций дали добро на продолжение работ по созданию ПИЛ. Впереди для Национального оператора по обращению с РАО таких пунктов контроля у госорганов еще много. На каждый вид деятельности, по сути, для каждого крупного этапа жизненного цикла ПГЗРО, будет оформляться лицензия Ростехнадзора, которую невозможно получить без всех положенных согласований.

В этой связи хочу сделать важный комментарий. За время реализации проекта ПГЗРО у нас коренным образом изменилось законодательство в области использования атомной энергии, санитарно-эпидемиологического благополучия населения, охраны окружающей среды. Сменилась эксплуатирующая организация, проектант и научный руководитель. Сменилась, в конце концов, страна. Уже на этапе выбора площадки для пункта Россия ратифицировала Объединенную конвенцию о безопасности обращения с ОЯТ и РАО. И это, наверное, самая важная особенность нашего проекта: ​необходимо быть готовым к серьезным изменениям внешних условий, а изменение некоторых инициировать самим.

Александр Дорофеев
Руководитель проектного офиса «Формирование единой государственной системы обращения с РАО», «Росатом»

— ПГЗРО и ПИЛ как его первая и неотъемлемая составляющая — ​последний недостающий элемент в линейке ядерных технологий России, обеспечивающих ей тактические преимущества и стратегические гарантии — ​говорим ли мы о рыночных продуктах или о технологическом суверенитете. С ПГЗРО Россия станет единственной среди ядерных держав страной, где реализация широкомасштабной двухкомпонентной ядерной энергетики будет сопровождаться ответственной и предсказуемой экологической политикой.

История

Разработка проекта ПГЗРО началась в 1992 году, а поиск площадки — ​десятилетием раньше. Не будет преувеличением сказать, что искали по всей стране, но упор делали, конечно, на территории, так или иначе связанные с Минатомом. Остановились на районе вблизи Горно-химического комбината, в будущем основного поставщика тепловыделяющих высокоактивных отходов.

В 2016 году Ростехнадзор выдал лицензию на размещение ПГЗРО и сооружение ПИЛ на участке Енисейский Нижнеканского массива. В международной классификации лицензия означает официальное завершение этапа выбора площадки. Истории этого процесса посвящена крупная монография, которая выходит в этом году. В ее создании приняли участие все специалисты, так или иначе причастные к исследованиям.